Một nhóm các nhà nghiên cứu đã thực hiện một khám phá quan trọng liên quan đến sự phân hủy của ankan dầu mỏ lỏng ở nhiệt độ cao khi không có oxy.

Xem thêm: Dinh dưỡng màu mỡ của lớp vỏ Trái đất hình thành từ đâu?

Họ đã nghiên cứu các cộng đồng vi sinh vật gần các dòng chảy thủy nhiệt ở Lưu vực Guaymas của Vịnh California, nơi vật liệu hữu cơ được nấu chín bởi các nguồn nhiệt từ bên trong Trái đất, dẫn đến sự hình thành dầu thô và khí tự nhiên. Những thành phần này đóng vai trò là nguồn năng lượng chính cho vi sinh vật trong môi trường khắc nghiệt này.

Ankan là các hợp chất cacbon và hydro ổn định được tìm thấy trong khí tự nhiên và dầu thô. Các vi sinh vật có thể phân hủy nhiều thành phần của dầu thô, bao gồm cả ankan, với sự có mặt của oxy. Tuy nhiên, nếu không có oxy, quá trình phân hủy trở nên khó khăn hơn nhiều và người ta biết rất ít về các sinh vật có khả năng thực hiện nhiệm vụ này.

dầu mỏ
Các nhà nghiên cứu nuôi cấy vi khuẩn cổ phân hủy dầu thô theo những cách mới lạ. Ảnh: MARUM

Bằng chứng gần đây cho thấy rằng vi khuẩn cổ, một loại vi sinh vật, sử dụng một cơ chế đáng ngạc nhiên để phân hủy ankan khi không có oxy. Cơ chế này liên quan đến các biến thể mới được phát hiện của enzyme methyl-coenzyme M reductase (MCR), có liên quan đến quá trình sinh metan và phân hủy metan kỵ khí.

Để điều tra thêm về điều này, Hanna Zehnle và các đồng nghiệp của cô đã tiến hành các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng trầm tích từ Lưu vực Guaymas. Các trầm tích cung cấp một môi trường lý tưởng với nhiệt độ cao, các thành phần dầu thô lỏng và điều kiện yếm khí thường thấy ở các vỉa dầu sâu. Các nhà nghiên cứu đã chuẩn bị môi trường nuôi cấy với các ankan lỏng và cho phép chúng phát triển kỵ khí ở nhiệt độ cao. Họ quan sát thấy sự hình thành của sunfua, cho thấy hoạt động của vi sinh vật.

Bằng cách phân tích các mẫu DNA và RNA, các nhà nghiên cứu đã xác định được vi khuẩn cổ thuộc chi Candidatus Alkanophaga. Những vi khuẩn cổ này đã sử dụng các biến thể của enzym MCR để phá vỡ ankan. Các nhà nghiên cứu đã xác nhận điều này thông qua dữ liệu phiên mã, đo lường các sản phẩm enzyme và thử nghiệm ức chế.

uc?id=1gaebHkwGAbHQKXqTqycW8OcClepXecjX
Các vi khuẩn cổ có thể làm cho dầu trở nên rắn hơn và có khả năng nằm lại dưới đáy biển.

Tuy nhiên, chỉ riêng vi khuẩn cổ không thể phân hủy dầu thô. Vi khuẩn thuộc chi Thermodesulfobacterium, tạo thành tập đoàn dày đặc với vi khuẩn cổ, thực hiện quá trình khử sulfat, một hình thức hô hấp khi không có oxy, tạo điều kiện cho sự phân hủy dầu thô.

Nghiên cứu đã chứng minh rằng những vi sinh vật này có khả năng sử dụng hydrocarbon lỏng, bao gồm cả những chất độc hại, bằng cách sử dụng các enzyme liên quan đến quá trình sinh metan. Phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của con đường này trong chu trình carbon toàn cầu.

Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng những vi sinh vật này có thể nhắm mục tiêu là hydrocarbon trong các vỉa dầu, khiến lượng dầu còn lại trở nên rắn hơn và có khả năng nằm lại dưới đáy biển. Điều này có ý nghĩa đối với sự hiếm hoi của vết dầu tự nhiên.

Nghiên cứu này là một phần của nghiên cứu được thực hiện trong Cụm xuất sắc “Đáy đại dương – Thế giới chưa được khám phá của Trái đất” tại MARUM. Cụm điều tra các khía cạnh khác nhau của đáy đại dương, bao gồm vai trò của vi sinh vật và điều kiện môi trường trong chu trình carbon của Trái đất. Tìm hiểu làm thế nào các sinh vật trong sinh quyển sâu tồn tại trong phạm vi nhiệt độ cao hơn là trọng tâm chính của nghiên cứu.

Nghiên cứu được đăng trên: nature microbiology

Share.
Theo dõi
Thông báo của
guest
0 Góp ý
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận